(57)【要約】      （修正有）【課題】ボールねじ全体の運行抵抗の低減を図り、運行をより円滑にし、且つボールねじの歯形構造の加工を容易にすること。【解決手段】少なくとも一つのネジ軸２０と、一つのナット２１と、前記ネジ軸と前記ナットとの間に配設され互いに交錯に排列した多数のコロ４０とを有し、多数のコロを収容するために、前記ネジ軸と前記ナットとの対向面には歯形構造３０が設けてあり、前記歯形構造は、ほぼＶ型を呈し、対称する左側面と右側面とを有し、且つ前記左側面３１と右側面３２との成し角度は６５度〜８８度程度とした。【選択図】図４
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ボールねじは、少なくとも一つのネジ軸と、
一つのナットと、
前記ネジ軸と前記ナットとの間に配設され互いに交錯に排列した多数のコロとを有し、
多数のコロを収容するために、前記ネジ軸と前記ナットとの対向面には歯形構造が設けてあり、
前記歯形構造は、ほぼＶ型を呈し、対称する左側面と右側面とを有し、且つ前記左側面と右側面との成し角度は６５度〜８８度程度であることを特徴とする、
ボールねじの歯形構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ボールねじの歯形構造に係り、特に、交錯に排列されたコロをネジ軸とナットとの間に配設した後に、コロの端面にある摩擦抵抗が低減になり、且つコロの円周面が線接触の状態に維持し、これにより、ボールねじの運行がもっと円滑になるボールねじの歯形構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
精密送りシステムが持続に開発されるので、ボールねじの技術およびその製品は精密機械の最も重要な部材になり、各種類のボールねじは、人類の生活と、加工工場と、ハイテック設備とに使用されるようになり、ボール又はコロが配設されたボールねじの技術は速く発展したが、ユーザは依然として新技術を要求し続け、特に、もっと安定な運転および低騒音の特性を要求する高精度産業機械（例えばウェーハやＣＮＣ設備など）はもっと厳しい。だから、ボールねじの技術の改善余地はまた残っている。
【０００３】
図１乃至図３に示すように（図１と図２はボール製品であり、図３はコロ製品である）、従来のボールねじの技術には以下の問題がある。
【０００４】
図１に示すのは従来のボールねじであって、ネジ軸１０とナット１１との対向面には互いに対応する円弧形状歯形構造１４が設けてあり、対向する二つの円弧形状歯形構造１４内にボール１３を設置し、このような構成によれば、ボール１３と二つの円弧形状歯形構造１４との接触点は２点だけあるので、運行の安定性が良くない。
【０００５】
図２に示すのはゴシック歯形構造であり、あれは円弧形状歯形構造１４を改善するための設計であり、ネジ軸１０とナット１１との対向面には互いに対応するゴシック歯形構造１２（ゴシック型は従来の技術なので、説明は省略した）が設けてあり、対向する二つのゴシック歯形構造１２内にボール１３を設置し、このような構成によれば、ボール１３と二つのゴシック歯形構造１２との接触点は４点あり、接触は円弧形状歯形構造１４よりも安定であるが、接触点の負荷はもっと増加できないので、高負荷の使用要求には依然として満足できない。
【０００６】
図３に示すのはコロを使用するボールねじであって、ネジ軸１０とナット１１との対向面には互いに対応するＶ型歯形構造１５が設けてあり、対向する二つのＶ型歯形構造１５内にコロ１６を斜めに設置し、このような構成によれば、コロ１６の円周面と二つのＶ型歯形構造１５とは線接触になるので、ボールの点接触よりも、安定性および負荷能力が向上し、だが、従来のＶ型歯形構造１５の成し角度は９０度が多いので、コロ１６の端面はＶ型歯形構造と線接触し、且つＶ型歯形構造は螺旋形態であるので、歯形構造の左側面と右側面とは一つの螺旋の凸円弧面と凹円弧面とに見られ、コロ１６の端面は丸形の平面であるので、コロ１６の端面はＶ型歯形構造の左側面と右側面とに線接触し摩擦し、そのため、全体の運行は不円滑になり、運行負荷が増加し、また、前後のコロ１６の円周面は線接触であるので、運行負荷も増加する。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
本考案の主な目的は、コロの端面と歯形構造との接触は点接触にし、なお、コロの円周面と歯形構造との接触は線点接触にし、これにより、ボールねじ全体の運行抵抗は低減になり、運行はもっと円滑になるボールねじの歯形構造を提供する。
【０００８】
本考案の次の目的は、ボールねじの歯形構造の加工は容易になるボールねじの歯形構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本願の考案は、ボールねじは、少なくとも一つのネジ軸と、一つのナットと、前記ネジ軸と前記ナットとの間に配設され互いに交錯に排列した多数のコロとを有し、なお、多数のコロを収容するために、前記ネジ軸と前記ナットとの対向面には歯形構造が設けてあり、前記歯形構造は、ほぼＶ型を呈し、対称する左側面と右側面とを有し、且つ前記左側面と右側面との成し角度は６５度〜８８度程度であることを特徴とするボールねじの歯形構造であることを要旨としている。
【考案の効果】
【００１０】
本考案に係るボールねじの歯形構造によれば、ボールねじ全体の運行抵抗は低減になり、運行はもっと円滑になり、且つボールねじの歯形構造の加工は容易になる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本考案の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
まず、図４と図５を参照する。本考案に係るボールねじは、ネジ軸２０と、ナット２１とを含み、前記ネジ軸２０とナット２１との対向面には歯形構造３０がそれぞれ螺旋に設けてあり、歯形構造３０は、ほぼＶ型を呈し、左側面３１と、右側面３２と、前記左側面３１と右側面３２との間にある歯峰面３３とを有し、且つ前記左側面３１と右側面３２とは互いに対称し、歯形構造３０の左側面３１又は右側面３２はコロ４０の円周面４２と線接触する。
【００１３】
次に、図６と図７を参照して本考案に係る実施例１の実施状態を詳細に説明する。
【００１４】
本考案に係るコロ４０が図４に示すように転がっているときに、対向する歯形構造３０の左側面３１と右側面３２との成し角度Θは６５度〜８８度程度であるので、コロ４０の円周面４２は歯形構造３０の左側面３１又は右側面３２と線接触し、且つコロ４０の端面４１は歯形構造３０の左側面３１又は右側面３２と点接触する。そのため、本考案に係るコロ４０の円周面４２は歯形構造３０の左側面３１又は右側面３２と線接触して転がる。そしてコロ４０の端面４１は歯形構造３０の左側面３１又は右側面３２と点接触して移動するので、運行負荷が有効に低減される。
【００１５】
特に、本考案に係る歯形構造の製造コストは従来の歯形構造と同様であるが、上記の効果を有すると共に、加工は容易になる。また、図８に示すように、本考案に係る多数のコロ４０は交錯に配設されたので、前後のコロ４０の円周面４２は低い摩擦抵抗の点接触であるので、本考案によれば、円滑な運行が得られる。
【００１６】
最後に、図９に示すように、実際の運行の要求に満足するために、対向する歯形構造３０の成し角度Θが小さすぎると、コロ４０にある円周面４２と歯形構造３０の左側面３１又は右側面３２との線接触の長さは短くなり、コロ４０の受けられる負荷は小さくなり、同じ原理で、対向する歯形構造３０の成し角度Θが小さいほど、コロ４０と歯形構造３０との接触角度は大きくなり、これにより、コロ４０の受ける軸方向の負荷は大きくなる。成し角度Θを算出するために、下記の数式を参照する。
【００１７】
X/R=tanΘ/2(1 -H / R x sinΘ/2)
また、Xは接触長さであり、
Rはコロの直径であり、
Θは対向する二歯形構造の成し角度であり、
Hはナットとネジ軸との歯峰の距離である。
【００１８】
上記数式の計算と、ヘルツ接触応力分析と、接触角度とを考慮した後、図１０に示すように、各成し角度Θで受けられる軸方向負荷の比率が得られ、図１０における破線は同じ直径のコロ（接触角度４５度で、歯形係数0.54）の受けられる軸方向負荷を示す。図１０から明らかなように、成し角度Θが小さいほど、受けられる軸方向負荷は大きくなり、そしてコロの負荷能力をボールよりも５０％アップするために、本考案では成し角度Θを６５度〜８８度程度にし、８８度にするのは、加工誤差によって歯形の成し角度が９０度になることを回避するためであり、実際には、成し角度が９０度よりも小さい場合には、コロの端面と歯形の側面とは点接触になる。
【００１９】
したがって、上記の構成によれば、ボールねじは、少なくとも一つのネジ軸と、一つのナットと、前記ネジ軸と前記ナットとの間に配設され互いに交錯に排列した多数のコロとを有し、多数のコロを収容するために、前記ネジ軸と前記ナットとの対向面には歯形構造が設けてあり、前記歯形構造は、ほぼＶ型を呈し、対称する左側面と右側面とを有し、且つ前記左側面と右側面との成し角度は６５度〜８８度程度であるので、ボールねじ全体の運行抵抗は低減になり、運行はもっと円滑になり、且つボールねじの歯形構造の加工は容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第一従来ものの概略図である。
【図２】第二従来ものの概略図である。
【図３】第三従来ものの概略図である。
【図４】本考案に係る歯形の概略図である。
【図５】本考案に係るコロの実施状態を示す概略図である。
【図６】本考案に係るコロの実施状態を示す斜視図である。
【図７】本考案に係るコロの他の実施状態を示す斜視図である。
【図８】本考案に係るコロの他の実施状態を示す概略図である。
【図９】本考案に係る歯形の成し角度の関係数式を示す概略図である。
【図１０】本考案の軸方向の負荷の比率を示す図面である。
【符号の説明】
【００２１】
１０      ネジ軸                  １１      ナット
１２      ゴシック歯形構造        １３      ボール
１４      円弧形状歯形構造        １５      Ｖ型歯形構造
１６      コロ                    ２０      ネジ軸
２１      ナット                  ３０      歯形構造
３１      左側面                  ３２      右側面
３３      歯峰面                  ４０      コロ
４１      端面                    ４２      円周面
Ｘ        接触長さ
Ｒ        コロの直径
Θ        対向する二歯形構造の成し角度
Ｈ        ナットとネジ軸との歯峰の距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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